专利名称：金属氧化物催化制备高导电性木质导电炭粉的方法
技术领域：
本发明涉及一种高导电性木质炭粉的制备方法，尤其涉及一种通过金属氧化物高温催化制备木质导电炭粉的方法。
背景技术：
随着电子工业的迅速发展和人们生活水平的提高，人们对导电材料的要求也逐步提高。导电粉可作为添加剂加入到塑料、涂料、纤维等原料中，使其具有导电性，从而得到一些具有特殊功能的新材料，如导电材料、电磁屏蔽材料、抗静电材料、电热材料等。常用的导电粉主要有金属粉、碳系粉、有机粉以及金属氧化物粉。金属粉和碳系粉的导电性能虽然优异，但价格昂贵；有机导电填料又不耐高温，又不耐腐蚀；金属氧化物粉大多存在导电性不佳的缺陷。因此，开发制备一种高导电性的木质导电炭粉，具有广阔的应用前景。过去木炭只要作为燃料和冶炼使用，利用价值较低，近年来木炭作为新型功能材料的研究开发十分活跃，尤其是作为高导电性的炭材料。常规高温烧结的木质炭电阻率较高，但是，工艺复杂，烧结时间长，不能满足市场需求。如，日本发明专利JP 2005035806，是将已炭化后的块状木炭或竹炭在1000°C以上二次炭化制备导电性木炭或竹炭的方法，其电阻率仍高达10 Ω · cm。本发明提出了一种制备木质导电炭粉的新方法，以锯屑或木粉为原料，以金属氧化物为催化剂，经高温炭化制备高导电性木质导电炭粉。金属氧化物可起到催化木质炭粉形成石墨层状结构的作用，提高其导电性，所得炭粉的电阻率可降至0.4Ω 以下。可以其作为导电功能单元制备电磁屏蔽材料、抗静电材料、电热材料等新型功能材料。
发明内容
本发明的目的在于提出一种金属氧化物催化制备高导电性木质导电炭粉的方法。 主要是以锯屑或木粉为原料，以金属氧化物为催化剂，金属氧化物起到催化木质炭粉形成石墨层状结构的作用，经高温炭化制备高导电性木质导电炭粉。本发明所采用的技术方案是—种金属氧化物催化制备高导电性木质导电炭粉的方法，它的步骤为，1)锯屑准备将木材的锯屑筛分后获得粒径范围为20目 120目的锯屑；2)混合粉末制备将金属氧化物粉末与锯屑的质量比为1 8 100均勻混合；然后，将上述已制备的锯屑与金属氧化物的混合粉末装于氧化铝坩埚中，将坩埚推至加热管中部，并且始终维持氮气环境；3)进行高温炭化处理将上述氧化铝坩埚中的混合粉末置于高温炭化炉中，在惰性气体环境条件下，以l°c /分钟 20°C /分钟的升温速率升至炭化温度1100°C 1500°C， 并在此温度范围下保持0. 5小时 2小时，对上述混合粉末进行高温炭化烧结处理，最后制得高导电性木质导电炭粉。一种金属氧化物催化制备高导电性木质导电炭粉的方法，它的步骤为，
1)木粉准备将木材的木粉筛分后获得粒径范围为20目 120目的木粉；2)混合粉末制备将金属氧化物粉末与木粉的质量比为1 8 100均勻混合；然后，将上述已制备的木粉与金属氧化物的混合粉末装于氧化铝坩埚中，将坩埚推至加热管中部，并且始终维持氮气环境；3)进行高温炭化处理将上述氧化铝坩埚中的混合粉末置于高温炭化炉中，在惰性气体环境条件下，以l°c /分钟 20°C /分钟的升温速率升至炭化温度1100°C 1500°C， 并在此温度范围下保持0. 5小时 2小时，对上述混合粉末进行高温炭化烧结处理，最后制得高导电性木质导电炭粉。所述的金属氧化物粉末是指氧化铁粉末、氧化镍粉末或氧化铝粉末。所述的锯屑或木粉为任何一种树种的锯屑或木粉，也可为几种树种的混合锯屑或木粉。本发明的有益效果是由于金属氧化物可起到催化木质炭粉形成石墨层状结构的作用，降低木质炭粉的电阻率至0.4欧姆 厘米(Ω - cm)以下，提高其导电性能，又由于用廉价的锯屑或木粉作原料，并且加工成锯屑或木粉费用也较低，极大的降低了成本；从而， 使制得的炭粉导电率高、稳定性好。
具体实施例方式下面结合典型实施例对本发明作进一步说明。 本发明的金属氧化物催化制备高导电性木质导电炭粉的方法，其步骤如下(1)锯屑或木粉准备任何一种木材(如将毛白杨木)的锯屑或木粉筛分后获得粒径范围为20目 120目(即0. 125毫米 0. 83毫米)的锯屑或木粉；上述锯屑或木粉可为任何一种树种的锯屑或木粉，也可为几种树种的混合锯屑或木粉；(2)混合粉末制备分别称取一定量的锯屑或木粉和金属氧化物粉末，将锯屑或木粉与金属氧化物粉末均勻混合，其中金属氧化物粉末与锯屑或木粉的质量比的范围为 1 8 100 ；上述金属氧化物粉末指氧化铁粉末、氧化镍粉末或氧化铝粉末；将上述已制备的锯屑或木粉与金属氧化物的混合粉末装于氧化铝坩埚中，譬如 分别称取24. 2302克的锯屑和2. 1072克的氧化镍(NiO，粒径20纳米 30纳米)粉末，倒入容器中搅拌均勻，装于氧化铝坩埚中，将坩埚推至加热管中部，关闭密封法兰；开启氮气瓶，调节玻璃转子气体流量计，将氮气流量控制在200毫升(mL)/分钟，维持30分钟左右， 确保上述加热管内空气全部排出，为及时带出气相产物，防止木质炭粉氧化，实验过程中始终维持氮气环境；(3)再进行高温炭化处理将上述氧化铝坩埚中的混合粉末置于高温炭化炉中， 在惰性气体环境或真空条件下，以rc /分钟 20°C /分钟的升温速率升至炭化温度 1100°C 1500°C，并在此温度范围下保持0. 5小时 2小时，对上述混合粉末进行高温炭化烧结处理，最后制得高导电性木质导电炭粉。采用本发明制作的高导电性木质导电炭粉的体积电阻率可降至为0.02 Ω · cm 0. 34 Ω · cm 范围。
本发明的特点如下一是，由于使用锯屑或木粉为原料和金属氧化物为催化剂，使得上述制备的混合粉末具有导电性高且导电均勻性好的优点，可以作为导电功能单元制备导电材料、电磁屏蔽材料、抗静电材料等新型功能材料；二是，由于锯屑或木粉原材料价格便宜，并且加工成锯屑或木粉费用也低，因此， 上述制备的高导电性木质导电炭粉具有成本低、工艺简单、导电性能优异，易于工业化生产的特点。
权利要求
1.一种金属氧化物催化制备高导电性木质导电炭粉的方法，其特征在于，它的步骤为，1)锯屑准备将木材的锯屑筛分后获得粒径范围为20目 120目的锯屑；2)混合粉末制备将金属氧化物粉末与锯屑的质量比为1 8 100均勻混合；然后，将上述已制备的锯屑与金属氧化物的混合粉末装于氧化铝坩埚中，将坩埚推至加热管中部，并且始终维持氮气环境；3)进行高温炭化处理将上述氧化铝坩埚中的混合粉末置于高温炭化炉中，在惰性气体环境条件下，以1°C /分钟 20°C /分钟的升温速率升至炭化温度1100°C 1500°C，并在此温度范围下保持0. 5小时 2小时，对上述混合粉末进行高温炭化烧结处理，最后制得高导电性木质导电炭粉。
2.一种金属氧化物催化制备高导电性木质导电炭粉的方法，其特征在于，它的步骤为，1)木粉准备将木材的木粉筛分后获得粒径范围为20目 120目的木粉；2)混合粉末制备将金属氧化物粉末与木粉的质量比为1 8 100均勻混合；然后，将上述已制备的木粉与金属氧化物的混合粉末装于氧化铝坩埚中，将坩埚推至加热管中部，并且始终维持氮气环境；3)进行高温炭化处理将上述氧化铝坩埚中的混合粉末置于高温炭化炉中，在惰性气体环境条件下，以1°C /分钟 20°C /分钟的升温速率升至炭化温度1100°C 1500°C，并在此温度范围下保持0. 5小时 2小时，对上述混合粉末进行高温炭化烧结处理，最后制得高导电性木质导电炭粉。
3.如权利要求1、2所述的金属氧化物催化制备高导电性木质导电炭粉的方法，其特征在于，所述的金属氧化物粉末是指氧化铁粉末、氧化镍粉末或氧化铝粉末。
4.如权利要求1、2所述的金属氧化物催化制备高导电性木质导电炭粉的方法，其特征在于，所述的锯屑或木粉为任何一种树种的锯屑或木粉，也可为几种树种的混合锯屑或木粉。
全文摘要
本发明涉及一种金属氧化物催化制备高导电性木质导电炭粉的方法，将木材的锯屑或木粉筛分后获得粒径范围为20目～120目的锯屑；然后将金属氧化物粉末与锯屑或木粉的质量比为1～8∶100均匀混合；最后将上述氧化铝坩埚中的混合粉末置于高温炭化炉中，在惰性气体环境条件下，对上述混合粉末进行高温炭化烧结处理。从而，由于金属氧化物可起到催化木质炭粉形成石墨层状结构的作用，降低了木质炭粉的电阻率，又由于用廉价的锯屑或木粉作原料，并且加工成锯屑或木粉费用也较低，极大的降低了成本。
文档编号B01J23/745GK102153067SQ20101059255
公开日2011年8月17日 申请日期2010年12月16日 优先权日2010年12月16日
发明者傅峰, 卢克阳, 彭立民, 林兰英, 梁善庆, 胡娜娜, 陈志林 申请人:中国林业科学研究院木材工业研究所